李 丁

(安陽化學(xué)工業(yè)集團有限責(zé)任公司 ， 河南 安陽 455133)

0 前言

安陽化學(xué)工業(yè)集團有限責(zé)任公司所屬安陽龍宇新材料公司原有4臺YJL-14540MJ型的燃水煤漿鍋爐，燃料以水煤漿為原料，根據(jù)《河南省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)河南省2018年大氣污染防治攻堅戰(zhàn)實施方案的通知》(豫政辦〔2018〕14號)8.1要求“淘汰省轄市規(guī)劃區(qū)內(nèi)35蒸噸/小時及以下燃煤鍋爐”，為確保后期裝置不受環(huán)保因素影響，聚酯生產(chǎn)裝置安全長周期穩(wěn)定運行，需要進行環(huán)保技術(shù)改造，以達到環(huán)保管控要求。而天然氣是一種清潔能源，把原有的水煤漿設(shè)計燃料改為天然氣，使煙氣排放符合環(huán)保要求，并能滿足安全生產(chǎn)需求，確保聚酯裝置安全穩(wěn)定運行。

1 原水煤漿鍋爐工藝及設(shè)備基本情況

原水煤漿鍋爐燃料使用水煤漿，設(shè)計單爐負(fù)荷52.33×106kJ，實際運行負(fù)荷為單爐29.31×106～36.84×106kJ，鍋爐共4臺，3開1備，燃燒熱效率在75%左右。鍋爐水煤漿燃燒器布置在鍋爐穩(wěn)燃室東側(cè)，水煤漿燃燒后的煙氣經(jīng)過爐膛、上部輻射受熱面、對流受熱面，然后進入SCR、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器Ⅱ、空氣預(yù)熱器Ⅰ、布袋除塵器后由引風(fēng)機將煙氣引至脫硫塔、脫水桶達標(biāo)后經(jīng)煙囪排入大氣；同時汽提塔及污水處理系統(tǒng)尾氣送鍋爐進行燃燒，其中污水處理系統(tǒng)收集廢氣通過鼓風(fēng)機入口吸入鍋爐進行燃燒。

水煤漿鍋爐主要配套運行設(shè)備有氨水卸車、儲存及輸送設(shè)備，水煤漿卸車、儲存及輸送設(shè)備，柴油儲存及輸送設(shè)備，鍋爐除渣機、脫硫循環(huán)泵、沉灰池、干灰倉、工藝水箱及水泵、聲波吹灰器、鍋爐自動吹灰器、干灰發(fā)送罐及管線、渣漿泵及壓濾機等。

2 環(huán)保技術(shù)改造前基本情況

水煤漿鍋爐煙氣排放指標(biāo)情況：水煤漿鍋爐運行期間，公司煙氣污染物排放指標(biāo)：煙塵≤10mg/Nm3，二氧化硫≤35 mg/Nm3，氮氧化物≤50mg/Nm3。

水煤漿鍋爐存在的安全和環(huán)保風(fēng)險：水煤漿鍋爐煙氣處理工藝流程較長，附屬設(shè)備較多，占用大量人力、物力，且由于流程長，設(shè)備多導(dǎo)致安全操作風(fēng)險增加；同時其脫硝反應(yīng)器配套的氨水系統(tǒng)，卸車環(huán)節(jié)、取樣環(huán)節(jié)、管線沖洗環(huán)節(jié)等均存在灼傷皮膚或吸入造成人身傷害風(fēng)險。水煤漿鍋爐運行期間受倒?fàn)t、停爐、脫硫塔噴嘴堵塞、布袋除塵器布袋破損、脫硝反應(yīng)器堵塞漏風(fēng)、吹灰等影響，易導(dǎo)致煙氣指標(biāo)較多頻次波動超標(biāo)，嚴(yán)重威脅公司的正常生產(chǎn)運營。

水煤漿鍋爐運行時的現(xiàn)場環(huán)境情況：水煤漿是由煤、水和添加劑通過物理加工得到的一種低污染、可管道輸送的煤基流體燃料。它改變了煤的傳統(tǒng)燃燒方式，有一定的環(huán)保優(yōu)勢，但其燃燒本質(zhì)還是燒煤，必定產(chǎn)生爐渣、爐灰、煙塵等污染物，以上固體廢物均需定期清理，人工壓濾及清運，同時也對現(xiàn)場的環(huán)境造成影響。

水煤漿鍋爐控制系統(tǒng)情況：水煤漿鍋爐控制系統(tǒng)為4套西門子S7-300 PLC系統(tǒng)，輸灰系統(tǒng)為1套三菱PLC系統(tǒng)。因該系統(tǒng)內(nèi)部供電及現(xiàn)場儀表供電、接線不合理，是鍋爐長周期穩(wěn)定運行存在的較大隱患，該隱患曾多次導(dǎo)致后續(xù)裝置被迫減量及影響系統(tǒng)長周期安全穩(wěn)定運行。

3 技術(shù)改造目的

①使公司鍋爐符合《河南省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)河南省2018年大氣污染防治攻堅戰(zhàn)實施方案的通知》(豫政辦〔2018〕14號)要求，并減少鍋爐煙氣指標(biāo)波動，使煙氣指標(biāo)符合GB13271—2014 《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的燃?xì)忮仩t大氣污染物排放指標(biāo)要求：煙塵≤5 mg/Nm3，二氧化硫≤10 mg/Nm3，氮氧化物≤30 mg/Nm3。避免因環(huán)保管控造成生產(chǎn)裝置被動降負(fù)荷或停車風(fēng)險。②減少附屬設(shè)備，優(yōu)化工藝流程，減少操作頻次，減少危險化學(xué)品的使用，降低勞動強度，提高裝置本質(zhì)安全水平。③減少鍋爐固體廢物產(chǎn)生，改善生產(chǎn)現(xiàn)場衛(wèi)生環(huán)境。④提高鍋爐燃燒效率至90%±1%，提高單爐運行負(fù)荷至50.23×106kJ，雙爐運行可滿足聚酯裝置滿負(fù)荷運行。⑤優(yōu)化鍋爐控制系統(tǒng)，整合鍋爐及聚酯控制室，消除控制室安全隱患，提高鍋爐智能化水平，穩(wěn)定熱媒總管溫度在315～318 ℃指標(biāo)范圍內(nèi)。同時使其滿足鍋爐改造要求，又能加強聚酯和鍋爐控制室崗位溝通效率。

4 具體實施方案

4.1 系統(tǒng)說明

燃水煤漿鍋爐改造說明：原鍋爐是雙盤管強制循環(huán)有機熱載體鍋爐，鍋爐采用組裝結(jié)構(gòu)，由三大件組成，下部大件為爐膛燃燒室，上部大件為爐膛輻射受熱面，后部大件為鍋爐對流受熱面，鍋爐爐膛部分全部采用密排管組成，后部大件由蛇形管組組成，兩者通過連接管連接，煙氣經(jīng)過爐膛燃燒、上部輻射受熱面、對流受熱面后進入SCR脫硝反應(yīng)器、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器Ⅱ、空氣預(yù)熱器Ⅰ后進入煙氣處理系統(tǒng)排入大氣。

對現(xiàn)有鍋爐的改造主要是針對鍋爐燃料改變，由燃燒水煤漿改成燃天然氣而進行設(shè)計，經(jīng)計算，鍋爐的排煙溫度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，鍋爐大部分輔機也能滿足鍋爐額定負(fù)荷要求，鍋爐在使用天然氣燃料前根據(jù)圖紙要求修改爐膛燃燒室部分以適應(yīng)天然氣的燃燒。同時改造后的天然氣鍋爐設(shè)置煙氣再循環(huán)風(fēng)機，使鍋爐具備普通燃燒模式和低氮燃燒模式。

4.2 改造方案簡述

①鍋爐主機前段水煤漿穩(wěn)燃室拆除，鍋爐主機爐底改造，將爐底落灰斗取消，爐底落灰口封閉并預(yù)留天然氣燃燒器安裝孔，出渣機拆除，對流段吹灰管拆除，封閉吹灰口，對流段落灰管拆除，封閉對流段落灰口，爐門觀火孔封堵；鍋爐爐膛下部爐墻拆除重做。②天然氣燃燒器下置，每臺鍋爐布置兩臺天然氣燃燒器。原有水煤漿燃燒器拆除，在每臺鍋爐底部位置安裝兩臺9 500 kW鍋爐配套的天然氣燃燒器，鍋爐燃燒器接口改造成適合安裝天然氣燃燒器。③拆除原有的水煤漿儲漿供漿系統(tǒng)(卸漿泵、儲漿罐、供漿泵、日用漿罐等)，拆除原有的輕柴油系統(tǒng)(儲油槽、油泵等)。④保留尾部的余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器Ⅰ、引風(fēng)機，隔離現(xiàn)有布袋除塵器、脫硫裝置、脫硝裝置、部分煙風(fēng)道、鼓風(fēng)機等，煙氣從鍋爐出口經(jīng)省煤器(新增)、余熱鍋爐、空氣預(yù)熱器Ⅰ之后，直接接至引風(fēng)機入口，克服鍋爐及煙道阻力，保持鍋爐爐膛微負(fù)壓，煙氣再經(jīng)引風(fēng)機出口接煙囪，從煙囪出口排入大氣。同時在引風(fēng)機入口增加煙氣再循環(huán)風(fēng)機，根據(jù)煙氣氮氧化物指標(biāo)，引少量煙氣至空氣預(yù)熱器新風(fēng)出口管道配風(fēng)進爐助燃。⑤現(xiàn)有鍋爐電控系統(tǒng)整體改造為DCS控制系統(tǒng)，并適合天然氣燃燒器燃燒工況。⑥保留原有鍋爐的汽水系統(tǒng)(水處理、水箱、水泵、余熱鍋爐、分汽缸)及尾氣和臭氣回收燃燒系統(tǒng)等。⑦統(tǒng)籌筑爐和烘爐的施工關(guān)系。經(jīng)過綜合分析討論，提出筑爐完工后，對4#爐的燃燒器孔洞進行簡易封堵，提前用導(dǎo)熱油進行低溫烘爐。通過查閱資料，根據(jù)導(dǎo)熱油的特性和爐體構(gòu)造，最后確定烘爐方案、制定烘爐曲線、列出存在的風(fēng)險及解決辦法。燃燒器安裝完成后直接進行高溫烘爐，最后經(jīng)過4#爐烘爐效果進行檢查發(fā)現(xiàn)，采用導(dǎo)熱油中低溫烘爐技術(shù)可行，耐火材料無開裂現(xiàn)象，且烘爐效果良好，工期縮短2天，導(dǎo)熱油烘爐解決了燃燒器未到貨不能烘爐這一瓶頸。⑧控制室整合。將聚酯總控室、水煤漿爐控制室搬遷至廠前區(qū)辦公樓一樓西側(cè)。對辦公樓一樓內(nèi)部進行改造，作為總控室使用。

5 實施后效果分析

①鍋爐已改造完成、安全投運，各項指標(biāo)達到設(shè)計指標(biāo)，并已經(jīng)順利通過鍋檢所驗收。天然氣爐的投運避免了清渣、吹灰等定保作業(yè)，有效降低了職工勞動強度，同時不再使用氨水，提高了本質(zhì)安全水平。②煙氣數(shù)據(jù)傳至鍋爐DCS后，經(jīng)過11月數(shù)據(jù)統(tǒng)計，煙氣顆粒物指標(biāo)范圍為0.3～4 mg/Nm3，二氧化硫指標(biāo)范圍為5.5～8 mg/Nm3，氮氧化物指標(biāo)范圍為14～25 mg/Nm3，煙氣各項指標(biāo)均達到GB 13271—2014 《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的燃?xì)忮仩t大氣污染物排放指標(biāo)要求，且對后期環(huán)保強化管控留有充分余量空間。③天然氣爐的投運，避免了因水煤漿儲存及輸送系統(tǒng)造成的水煤漿泄漏問題，有效改善了熱媒站的現(xiàn)場環(huán)境衛(wèi)生面貌，同時減少了固體廢物。④3#爐負(fù)荷為50.49×106kJ時，其天然氣流量為1 514 Nm3/h，按照35 587 kJ/Nm3計算，3#爐的熱效率為93.71%，達到設(shè)計指標(biāo)要求。4#負(fù)荷顯示50.66×106kJ時，其天然氣流量為1 546 Nm3/h，按照35 579×104kJ/Nm3計算，4#爐的熱效率為92.08%，達到設(shè)計指標(biāo)要求。綜合單耗為79.2 Nm3/t，低于成果實施前的天然氣能耗預(yù)期值100 Nm3/t。按照天然氣單價2.28元/Nm3計算，噸成本降低20.8元。⑤推廣用導(dǎo)熱油低溫烘爐技術(shù)，并進行優(yōu)化，最終實現(xiàn) 2#爐烘爐時間由6天縮短為3天。⑥控制室優(yōu)化整合后，裝置系統(tǒng)集中控制，整體達到良好效果，也滿足了水煤漿鍋爐改造將控制室移位和天然氣爐對機柜室空間的需求。

6 結(jié)語

水煤漿鍋爐經(jīng)過技術(shù)改造實現(xiàn)了環(huán)保效果，同時本質(zhì)安全方面也得到一定的提升。但在日常操作中還需進一步強化對天然氣鍋爐工藝操作的培訓(xùn)，提升職工操作水平，同時做好對天然氣鍋爐生產(chǎn)過程中的安全風(fēng)險辨識分析，制定并嚴(yán)格落實各項安全管控措施。